EFRAIN MANUEL MARTINEZ INSIGNARES

FACTIBILIDAD ECONOMICA DE MATERIALES NUEVOS EN TUBERIAS DE ACUEDUCTO TENIENDO EN CUENTA SU MAYOR O MENOR SENSIBILIDAD A

FALLAS QUE OCASIONEN FUGAS NO DETECTABLES

EFRAIN MANUEL MARTINEZ INSIGNARES

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL INGENIERRIA CIVIL

BOGOTA D.C 2004

ICIV-2003-II-15

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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................................ 2

1.1 OBJETIVOS ................................................................................................................................4 1.2 JUSTIFICACIÓN.........................................................................................................................5

2. MARCO TEÓRICO......................................................................................................................... 6

2.1 CLASIFICACIÓN DE LAS TUBERÍAS DE ACUEDUCTO.........................................................6 2.1.1 Tuberías rígidas.......................................................................................................................... 6 2.1.2 Tuberías Flexibles ...................................................................................................................... 6

2.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS TUBERIAS DE ACUEDUCTO....................................7 2.2.1 Tuberías flexibles........................................................................................................................ 7 2.2.2 Tuberías rígidas.......................................................................................................................... 8

2.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES MÁS COMUNMENTE USADOS EN TUBERÍAS DE

ACUEDUCTO ..................................................................................................................................8 2.3.1 Hierro Dúctil .............................................................................................................................. 8 2.3.2 PVC.......................................................................................................................................... 10 2.3.3. Concreto.................................................................................................................................. 11 2.3.4 Concrete Cylinder Pipe (CCP).................................................................................................. 12 2.3.5 Otras ........................................................................................................................................ 13

3. METODOLOGÍA .......................................................................................................................... 14

3.1 DETERMINACIÓN DE LAS FUNCIONES DE COSTOS..........................................................14 3.2 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CADA RED CON CADA TIPO DE MATERIAL ............16 3.3. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE FUGA DE LAS REDES EJEMPLO, COSTO DEL CAUDAL

FUGADO Y PORCENTAJE DE PÉRDIDAS. ..................................................................................24 3.4 ANALISIS DE VIABILIDAD DE IMPORTACIÓN DE MATERIALES NUEVOS FRENTE A

MATERIALES EXISTENTES.........................................................................................................28

4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS............................................................................................. 36

5. CONCLUSIONES.......................................................................................................................... 39

6. BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................ 42

7. ANEXOS......................................................................................................................................... 43

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1. INTRODUCCIÓN

El agua que tomamos en nuestras casas es uno de los recursos más importantes de la

naturaleza si no es el de mayor importancia. Podemos, en algunos casos de la vida

cotidiana, considerarnos como ciudadanos no aptos para criticarla y, con mucha menor

razón, menospreciar el trabajo de muchos ingenieros y técnicos que hacen de este fruto de

la naturaleza un producto apto para el consumo humano y que contiene las mejores

condiciones de calidad establecidas en el RAS 2000.

De igual manera, existen funcionaros con carácter de decidir sobre una gran mayoría y que

actúan por el beneficio de unos pocos, que con sus decisiones afectan el bien común. Es el

caso del alza en las tarifas del acueducto de las Empresas de Acueducto y Alcantarillado de

Bogota (EAAB) en los años 2002-2003. Esta empresa esta obligada a cubrir los gastos

administrativos y de mantenimiento que se requieran en el momento que se presente y a

enfocarse en las pérdidas no contabilizadas que se encuentran en un rango de 30 a 40 %

para tratar de recobrar ese dinero que segundo a segundo se esta perdiendo en las redes

bogotanas.

Al ver que estos gastos se le estaban cobrando al usuario del servicio, surge el interés para

presentar una solución alterna y diferente a las propuestas por esta entidad prestadora de

servicios públicos.

Así que se emprendió en la tarea de investigar como estaba la variedad de productos con

tecnología de punta para la conducción de agua potable en otros mercados, evaluar el

comportamiento hidráulico de aquellos materiales que no se encuentran hoy en el mercado

colombiano así como aquellos que están siendo utilizados, mediante el uso del software

REDES suministrado por el Centro de Investigación en Acueductos y Alcantarillados

(CIACUA) de la Universidad de los Andes; se consultaron precios de cada material,

procedimientos de unión entre tubos, métodos de fabricación para así hacer una

comparación muy global y un poco estricta del aspecto técnico de las redes que parecen

estar deficientemente atendidas por personal calificado.

Luego de la consecución del material técnico inherente a cada material, se utilizaron los

sectores 8 y 35, como redes ejemplo únicamente, ya que estos sectores conforman una zona

amplia de Bogotá y representaba un gran avance para el desarrollo de la tesis. Se aprovecho

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de estos dos sectores ya que las dos redes cumplían con los márgenes de seguridad,

contaban con la topografía de cada terreno así como un diseño optimo para establecerlas

como base para la comparación de nuestros parámetros hidráulicos.

Al obtener los resultados de la modelación mediante el uso de REDES, se verifico que las

presiones en cada nodo de las 2 redes cumplieran los requisitos mínimos, se calculó cuanto

costaría cada red con todos los materiales de los que se consiguió información, conservando

los mismos diámetros y longitudes de tubo y se realizó un análisis del Valor Presente Neto

luego de obtener el valor de los caudales de fuga anuales para cada material y para cada

sector.

Este análisis, basado en una revisión bibliográfica un poco sesgada por el egoísmo de

compartir la información por parte de las entidades productoras de cada material, permite

ver que tan rentable es invertir cierta cantidad de dinero en una red y a cuanto tiempo se

recupera esta inversión con la sola prestación del servicio de una manera excelente si este

se enfoca en las fugas de distribución de agua.

Las nuevas regulaciones ambientales y la falta de recursos en los países subdesarrollados

han hecho que este tema se este viendo de una manera bien interesante, utilizando modelos

para reconocer las variables que rodean este problema y atacarlas de una manera óptima.

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1.1 OBJETIVOS

• Evaluar económicamente los materiales que están siendo utilizados en Colombia y

mercados europeos para la conducción de agua potable.

• Investigar las características hidráulicas que corresponden a cada material que

componen las tuberías rígidas y flexibles.

• Analizar el comportamiento de estos materiales mediante el uso del software

llamado REDES suministrado por la Universidad de los Andes.

• Investigar la metodología correcta de unir los tubos de cada material.

• Analizar el comportamiento de las presiones en cada nodo al cambiar las

propiedades hidráulicas de cada material.

• Hallar funciones de costo/metro lineal vs. diámetro para obtener el costo de las 2

redes en cada material hallado.

• Luego de obtener el costo del agua fugada anual y el monto de la inversión

necesaria se procede a realizar el análisis para ver la rentabilidad de cada proyecto

de inversión.

• Cambiar parámetros representativos para la modelación para establecer

comparaciones entre costos y pérdidas de agua.

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1.2 JUSTIFICACIÓN

Existen en el mercado internacional diversas gamas de productos que no están siendo

utilizados en el mercado colombiano y que presentan un comportamiento técnico de mejor

calidad que los existentes, es por lo que se emprendió en la tarea de realizar las

investigaciones pertinentes para que existiera una solución viable a este problema que

ataca día a día a las redes bogotanas como son las fugas no detectables.

Se quiere probar que la inversión necesaria para instalar una red con los nuevos materiales,

a pesar de ser una inversión muy alta, es recuperada por el ahorro que se hace cuando la red

presenta menor índice de pérdidas al ser instalado el nuevo material.

Los factores de pérdidas de nuestras redes bogotanas se encuentran entre 30% y 40%,

condiciones que son propiciadas por presiones muy altas, tipos de material o falta de

mantenimiento de las redes. Si se ataca el problema que ha venido justificando los errores

de la Empresa Prestadora de Servicios Públicos de Bogotá por un punto de vista técnico,

vemos en este análisis una solución viable a este problemática.

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2. MARCO TEÓRICO

2.1 CLASIFICACIÓN DE LAS TUBERÍAS DE ACUEDUCTO

2.1.1 Tuberías rígidas

• La tubería rígida cuenta con su resistencia propia y con la rigidez para soportar la

carga impuesta. Sin embargo, ésta puede ser mejorada o incrementada por las

condiciones de instalación, es decir se multiplica por el factor de encamado que

depende del tipo de cimentación de la tubería.

• Presenta alta resistencia estructural ante la acción de cargas vivas, por lo tanto

puede instalarse con recubrimientos muy bajos, seleccionando la clase adecuada, sin

afectar sus propiedades y sin presentar falla. Por esta misma propiedad, es apta para

instalar bajo terraplenes con altas cargas muertas producidas por los altos

recubrimientos.

• La sección transversal no se puede distorsionar, sin causar colapso, al variar sus

dimensiones vertical y horizontal más de un 0.1%.

• El diámetro nominal equivale al diámetro interior.

• Su rigidez no disminuye con el tiempo por la acción de las cargas.

• Debido a la resistencia estructural propia de los tubos de concreto, este funcionará

siempre como se ha diseñado, sin deformarse.

• La tubería de concreto es 100% reciclable.

2.1.2 Tuberías Flexibles

• La tubería flexible, básicamente no es capaz de soportar sino una fracción de la

carga impuesta, por lo que necesita una presión reactiva del terreno para lograr la

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capacidad necesaria. Lo que exige una atención especial durante la atención del

atraque, el soporte lateral y la selección adecuada de los materiales del relleno.

• Los fabricantes no garantizan el desempeño estructural para recubrimientos

inferiores a 0.90 m, casos en los cuales se requieren cárcamos de protección.

Tampoco es adecuado especificar tubos flexibles bajo terraplenes con altas cargas

muertas.

• La sección transversal puede modificarse significativamente al variar sus

dimensiones vertical y horizontal en más de un 3% sin que esto implique colapso.

• El diámetro nominal no siempre equivale al diámetro interior.

• Dadas las características de los materiales visco-elásticos, su modulo de rigidez E

disminuye con el tiempo por la acción de las cargas lo cual disminuye con su

rigidez. En casos como el HDPE, la rigidez, luego de 50 años de servicio, es

solamente el 16% de la rigidez inicial.

• La tubería de plástico puede estar sujeta a deflexiones y deformaciones que afectan

sus propiedades hidráulicas, si no esta adecuadamente soportada.

• La tubería plástica no es reciclable, por lo cual puede tener afectación sobre el

medio ambiente.

2.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS TUBERIAS DE ACUEDUCTO

2.2.1 Tuberías flexibles

a) Ventajas:

• Peso por metro lineal relativamente pequeño.

• Se ofrecen en piezas largas.

• Alta resistencia al impacto.

• Pueden cortarse y perforarse en el campo con facilidad.

b) Desventajas:

• Pueden estar sujetas a excesivas distorsiones anulares si no están adecuadamente

instaladas.

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• Vulnerables a solventes.

• Vulnerables a la degradación ultravioleta.

• Vulnerables al calor excesivo.

• Vulnerables a la flotación en presencia de altos niveles freáticos.

• Si se instalan a poca profundidad son vulnerables a distorsiones por carga viva.

2.2.2 Tuberías rígidas

a) Ventajas:

• Amplia variedad de diámetros.

• Amplia variedad de resistencias estructurales.

• Comprobada estabilidad estructural.

• Uniones con empaques elastoméricos, si se requiere.

• Sus características inherentes minimizan la necesidad de complejos

procedimientos de instalación (compactaciones de base, atraque y rellenos).

• La tubería reforzada no esta sujeta a fallas por cortante o flexión.

b) Desventajas:

• Alto peso por metro lineal.

• Expuestas a corrosión química en presencia de ácidos excesivos. En

requerimientos especiales, se deben recubrir.

• Sistema de colocación de las tuberías en zanja un poco más demorado que el de

otros materiales.

• La tubería no reforzada puede estar sujeta a fallas por cortante o flexión, si se

coloca con recubrimientos o camas inadecuadas.

2.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES MÁS COMUNMENTE USADOS

EN TUBERÍAS DE ACUEDUCTO

2.3.1 Hierro Dúctil

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a) Construcción

Los tubos son colados por centrifugación en molde metálico a conformidad con la norma

ISO2531-NTC2587 y están provistos de una campana en cuyo interior se aloja un anillo de

junta (empaque), asegurando una estanqueidad perfecta en la unión entre tubos.

Este tipo de unión es de un diseño tal que proporciona una serie de características

funcionales como desviadores angulares, aislamiento eléctrico entre tubos, buen

comportamiento ante la inestabilidad del terreno, etc.

b) Revestimiento interno

Todos los tubos son revestidos internamente con una capa de mortero de cemento Pórtland

o alto horno, aplicada por centrifugación del tubo, en conformidad con la norma ISO4179-

NTC4952.

c) Revestimiento externo

Los tubos se revisten en dos capas:

• Zinc metálico: Electro deposición de hilo de zinc de 99% de pureza,

depositándose como mínimo 200 gr./m2. Cantidad superior a la exigida por la

norma ISO8179-NTC4952 que es de 130gr./m2.

• Pintura bituminosa negra: Pulverización de una capa de espesor medio no

inferior a 70 micras.

d) Anillo de junta

Los anillos son de caucho sintético EPDM (Etileno-Propileno).

e) Instalación

• Limpieza

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• Colocación del anillo de junta.

• Lubricación del espigo y anillo de junta.

• Ensamble

• Control de posición del anillo de junta.

2.3.2 PVC

a) Que es el PVC?

Los químicos le llaman Policloruro de vinilo. Fue descubierto en 1838 por Víctor Regnault.

En 1912, Fritz Klatte puso a punto los principios de su fabricación industrial.

Y la producción a gran escala comenzó en 1938, cuando se reconocieron sus múltiples

posibilidades de aplicación.

b) De donde viene?

El 43% de la molécula del PVC procede del petróleo y el 57% de la sal, fuente inagotable.

Se puede afirmar, pues, que el PVC es el plástico con menor dependencia del petróleo, del

que hay disponibilidades limitadas. Por otro lado, es de destacar que sólo un 4% del

consumo total del petróleo se utiliza para fabricar materiales plásticos, y, de ellos,

únicamente una octava parte corresponde al PVC.

c) Acoples de las tuberías de acueducto en PVC

La unión mecánica es el nombre genérico con el cual se conoce al sistema de acople rápido

entre tuberías o entre tuberías y accesorios, mediante campanas no soldadas. Se utilizan

para redes de agua a presión y sistemas de riego.

Esta unión es de tipo ensamble por empuje, ya que posee un empaque continuo flexible de

material elastomérico que es comprimido dentro del espacio anular formado por la campana

y el espigo final del tubo, razón por la cual se obtiene un seguro después del ensamble.

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Este tipo de acoples tiene sus ventajas:

• Facilidad de instalación.

• Deflexión normal para ajustarse al terreno.

• La hermeticidad del sello aumenta con la presión hidrostática interna.

• Imposibilidad de cometer errores en el montaje del anillo de caucho, ya que

por su doble labio tiene una sola posibilidad de ubicación.

• Aumenta el rendimiento en el tiempo de instalación.

2.3.3. Concreto

a) Generalidades sobre los tubos de Concreto

Como longitud del tubo, se entiende la “longitud útil”, es decir, sin tener en cuenta la

profundidad de la unión. En nuestro medio se fabrican tubos de concreto de 1.0 m de

longitud. También se pueden fabricar tubos de concreto de mayor longitud. Para ello es

necesario mandar a fabricar la formaleta adecuada.

b) Uniones

Para lograr que la instalación de los tubos forme una línea continua y uniforme, se

generan mecanismos de empalme o uniones. Es posible unir los tubos por medio de los

siguientes métodos:

• Espigo y campana: En este sistema, uno de los extremos del tubo (espigo) se

introduce en el otro (campana); esta unión se sella con mortero.

• Unión recta: uno de los extremos del tubo presenta una reducción en el

espesor en el espesor de la pared, de tal forma que encaja en el otro extremo.

En la fabricación industrializada de tubos, la unión recta se impermeabiliza con

una banda de caucho; esto proporciona mayor flexibilidad a la tubería. En

sistemas de fabricación no industrializada, la unión recta se seca con mortero o

yute.

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• Unión a tope: Los tubos se unen por medio de mortero.

c) Ventajas

Los tubos se pueden fabricar en concreto sin refuerzo y en concreto reforzado

empleando materiales locales y mano de obra de la comunidad debidamente capacitada

e informada del proceso constructivo.

• Hermeticidad.

• Sin incrustaciones.

• No requiere mantenimiento.

• Fácil fabricación.

• Fácil transporte.

• Fácil instalación.

2.3.4 Concrete Cylinder Pipe (CCP)

a) Generalidades

Los tubos CCP constan de un cilindro de acero revestido con concreto o mortero de

cemento; están reforzados helicoidalmente con varilla de acero al carbón y recubiertos

con mortero de cemento denso. Ofrecen una junta estanca de fácil ensamblado mediante

anillos de unión de acero de campana y espigo soldados en los extremos del cilindro y

sellados con un empaque redondo de caucho confinado, en la ranura del espigo.

Los tubos CCP están diseñados y fabricados según la norma AWWA C303-02 y el

Manual M9 de la AWWA, y se entregan en diámetros estándar de 250 mm a 1800 mm

(10 a 72 pulgadas), para presiones de operación de hasta 400 psi. Se han fabricado e

instalado con éxito tubos de diámetros superiores y diseños para presiones de operación

mayores.

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b) Diseño Óptimo

Los tubos CCP están diseñados para resistir la presión hidrostática interna mediante una

combinación de cilindro de acero y refuerzo helicoidal de varilla de acero. El tubo

puede diseñarse a la medida y, seleccionando la combinación óptima de espesor del

cilindro de acero, diámetro y espaciamiento de la varilla de acero, se obtiene la cantidad

de acero necesaria para las condiciones de operación de la tubería. Esta flexibilidad de

diseño puede permitir ahorros substanciales en el costo.

c) Protección contra la corrosión

El revestimiento de mortero de cemento mantiene a los elementos de acero en un

ambiente altamente alcalino, con un pH de 12.5 o superior. En este ambiente alcalino se

inhibe la corrosión galvánica. El revestimiento de mortero aplicado en planta, una vez

curado, debe pasar una prueba de absorción de agua que limita el valor promedio de

absorción de diez pruebas consecutivas al 9% y no tolera que ninguna prueba individual

exceda el 11%. Este revestimiento de mortero denso, junto con la lechada de cemento

rico aplicada para cubrir el cilindro y la varilla, suministran un ambiente alcalino que

pasivisa el acero e inhibe la corrosión del cilindro, la varilla de acero y demás

elementos metálicos.

2.3.5 Otras

En el mercado europeo encontramos dos materiales de tuberías para la conducción de agua

potable como son el MOPVC y la línea de productos PAM Natural. Debido a que son

productos innovadores, conseguir información acerca de ellos fue un problema que se

presento a la hora de hacer la recopilación bibliográfica de los diferentes materiales. Si se

quiere más información sobre estos productos sería recomendable utilizar las páginas de

Internet que aparecen en la bibliografía de este documento.

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3. METODOLOGÍA

3.1 DETERMINACIÓN DE LAS FUNCIONES DE COSTOS

Para la determinación de las funciones de costo de cada material se basó en los datos

obtenidos por las entidades fabricantes de estos materiales. Para esto, se agrupó en una

columna de las tablas el precio por metro lineal de cada material y en la otra columna el

diámetro. El resultado de esta operación equivale a una función de costo con la variable

diámetro en milímetros y la variable costo por metro lineal en dólares, a excepción del

MOPVC y PAM Natural. Pero esto no afectó para nada el análisis porque se hizo la

conversión a dólares ya que la mayoría de los costos por metro lineal estaban en dólares.

Dichas funciones están representadas en las tabla 3.2. FUNCIÓN DE COSTOS

Para estos cálculos debemos tener en cuenta que 1 libra representa 1,834 dólares

El valor del dólar es de $2758,83 pesos colombianos

MOPVC Este material se consigue en el mercado con longitudes de 6 m

Diámetro (mm) Diámetro (in) Costo (libras esterlinas) costo/metro en libras costo/metro en dólares costo/metro en pesos

90 0.354 22.63 3.77 7.03 19385

110 0.433 32.93 5.49 10.22 28208

160 0.63 71.6 11.93 22.23 61334

200 0.787 112.13 18.69 34.82 96052

250 0.984 175.47 29.25 54.48 150311

315 1.240 278.67 46.45 86.53 238713

Tabla 3.1.1

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• Tubos en MOPVC:

Y = 2.2135X2.0148

Y = Costo por metro lineal (Pesos)

X = Diámetro (mm)

• Tubos en Concreto:

Y = 0.0188X1.2712

Y = Costo por metro lineal (Dólares)

X = Diámetro (mm)

• Tubos en Hierro dúctil:

Y = 0.0131X1.3089


X = Diámetro (mm)

• Tubos en PVC:

Y = 0.0124X1.5105


X = Diámetro (mm)

• Tubos en PAM Natural:

Y = 2.4X2 – 760X + 132000


X = Diámetro (mm)

• Tubos en CCP:

Y = 295.28X+25000


X = Diámetro (mm)

Tubos en PAM Natural

Diámetro (mm) Costo/metro lineal (pesos)

200 76000

150 72000

250 92000 Tabla 3.1.2

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Tubos en CCP

254

304.8

355.6

Diámetro (mm) Costo /metro lineal

$ 100,000.00

$ 115,000.00

$ 130,000.00 Tabla 3.1.3

Aquellas materiales que no tienen un diámetro y un costo por metro lineal, identificado

como en las tablas 3.1.1, 3.1.2 y 3.1.3, necesarios para hallar la función de costo de dicho

material, tienen una función de costo ya definida y suministrada por personal del Centro de

Investigación en Acueductos y Alcantarillados de la Universidad de los Andes (CIACUA).

3.2 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CADA RED CON CADA TIPO DE

MATERIAL

Para la determinación del costo de cada red para cada tipo de material se comenzó contando

los diferentes diámetros utilizados para cada red y los metros lineales utilizados por cada

diámetro de tubería. Luego, cada diámetro utilizado por cada red se introdujo como la

variable diámetro (milímetros) en las funciones de costo para ver cuánto era el costo por

metro lineal de ese diámetro. Ya obtenido el costo por metro lineal de este diámetro lo

multiplicamos por los metros lineales utilizados en esa red con ese diámetro para obtener

el costo del total del los tubos de ese diámetro utilizados. El costo total de la red utilizando

ese material es la sumatoria de los costos totales de los tubos de los diámetros utilizados.

Este valor no incluye costos de instalación para ningún material analizado. Los resultados

están representados en la tabla.

Como primer paso, se calculó cuántos metros lineales eran utilizados por cada tubo de

cierto diámetro en cada sector ejemplo. Los resultados se muestran el las tabla 3.2.1 y 3.2.2

mostradas a continuación.

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Longitud total de la red del sector 39 Km

Diámetro tubo(mm) Numero de tubos

60,96 94

65.024 5

76,2 407

81,28 65

97.536 7

101,6 188

121,92 96

152,4 276

162,56 27

203,2 74

243,84 15

304,8 32

406,4 4

609,6 1

Total tubos 1291

Características de cada red

Para la red del sector 35 tenemos:

metros lineales utilizados

2.300.474

157,46

11.449.015

1.846.026

125.804

7058,55

2.691.807

7.297.852

628.159

3.291.129

535.127

1.183.898

373.651

3.693

38.942.645 Tabla 3.2.1

Longitud total de la red del sector 35 Km

Diámetro tubo(mm) Numero de tubos

71.2 122

76.2 181

96.6 62

101.6 81

147.4 60

152.4 68

198.2 20

203.2 47

299.8 20

304.8 27

Total 688

Para la red del sector 8 tenemos

Metros lineales utilizados

5.111.866

10.268.262

3.673.493

4.844.706

2027.19

3.026.546

625.909

2.617.805

1.300.008

1.566.644

35.062.429 Tabla 3.2.2

Luego de calcular los metros lineales utilizados por cada tubo de cierto diámetro, se calcula

cuánto vale instalar las dos redes con los materiales investigados (Concreto, Hierro dúctil,

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CCP, PAM Natural, MOPVC y PVC). Los costos están representados en las siguientes

tablas.

MOPVC

60.96

65.024

76.2

81.28

97.536

101.6

121.92

152.4

162.56

203.2

243.84

304.8

406.4

609.6

pesos

dólares$ 631,136.32

3.693 9044573833 3340161117

Costo total de la red $ 1,741,197,801.89

1.183.898 2238065915 264964176

373.651 399576041 149301987.3

3.291.129 9887447815 325408662.4

535.127 1427639577 76396848.38

7.297.852 553805976 404159405

628.159 6307102807 39618633.92

7058.55 2446633788 172696869.3

2.691.807 3532672224 95092718.21

1.846.026 1560682911 28810612.31

125.804 2253455828 2834937569

157.46 9955438198 1567583299

11.449.015 1370384389 156895514.2

Costo (pesos) total de los tubos por metro lineal utilizado

2.300.474 8741,5432 20109692.86

Costo de cada red con cada tipo de material

PARA EL SECTOR 35

Diámetro tubo (mm) metros lineales utilizados

Costo (pesos) por metro lineal de este diámetro

Tabla 3.2.3 CONCRETO

60.96

65.024

76.2

81.28

97.536

101.6

121.92

152.4

162.56

203.2

243.84

304.8

406.4

609.6

dólares


Costo (dólares) del cada tubo por metro lineal

Costo (dólares) total de los tubos por metro lineal utilizado

2.300.474 3.49 8037.56

157.46 3.79 597.18

11.449.015 4.64 53121.11

1.846.026 5.04 9297.52

125.804 6.35 798.87

7058.55 6.69 47210.29

2.691.807 8.43 22699.71

7.297.852 11.2 81726.59

628.159 12.16 7636.04

3.291.129 16.14 53129.46

535.127 20.35 10891.87

1.183.898 27.03 32000.15

373.651 38.96 14558.81

3.693 65.24 240.93

Costo total de la red $ 341,946.08

Tabla 3.2.4

ICIV-2003-II-15

19

HIERRO DÚCTIL

60,96

65.024

76,2

81,28

97.536

101,6

121,92

152,4

162,56

203,2

243,84

304,8

406,4

609,6

dólaresCosto total de la red $ 287,481.12

373.651 34,05 12723,22

3.693 57,89 213,79

535.127 17,45 9337,05

1.183.898 23,37 27663,86

628.159 10,26 6446,69

3.291.129 13,74 45233,22

2.691.807 7,04 18957,4

7.297.852 9,43 68829,62

125.804 5,26 661,58

7058,55 5,55 39157,05

11.449.015 3,81 43584,32

1.846.026 4,14 7646,92

2.300.474 2,84 6539,34

157,46 3,09 487,05




Tabla 3.2.5

PVC

60.96

65.024

76.2

81.28

97.536

101.6

121.92

152.4

162.56

203.2

243.84

304.8

406.4

609.6

dólares




2.300.474 6.16 14175.86

157.46 6.79 1069.65

11.449.015 8.63 98828.63

1.846.026 9.52 17566.69

125.804 12.53 1576.7

7058.55 13.33 94091.44

2.691.807 17.56 47258.71

7.297.852 24.59 179479.78

628.159 27.11 17030.5

3.291.129 37.98 124992.9

535.127 50.02 26767.05

1.183.898 70.07 82954.62

373.651 108.2 40430.81

3.693 199.63 737.24

Costo total de la red $ 746,960.58

Tabla 3.2.6

ICIV-2003-II-15

20

PAM Natural

60.96

65.024

76.2

81.28

97.536

101.6

121.92

152.4

162.56

203.2

243.84

304.8

406.4

609.6

pesos

dólares


Costo (pesos) del cada tubo por metro lineal


2.300.474 94589.09 217599746.5

157.46 92729.25 14601147.61

11.449.015 88023.46 1007781868

1.846.026 86082.65 158910814

125.804 80704.49 10152947.8

7058.55 79558.14 561565137.3

2.691.807 75015.57 201927429.3

7.297.852 71917.82 524845635.7

628.159 71876.21 45149687.34

3.291.129 76664.58 252313009.4

535.127 89380.67 47830009.5

1.183.898 123319.3 145997467.9

373.651 219522.3 82024728.41

3.693 560573.18 2070196.77


$ 1,186,289.05

Tabla 3.2.7

CCP

60.96

65.024

76.2

81.28

97.536

101.6

121.92

152.4

162.56

203.2

243.84

304.8

406.4

609.6

pesos

dólares


Costo (pesos) del cada tubo por metro lineal


2.300.474 43000.27 98921000.37

157.46 44200.29 6959777.15

11.449.015 47500.34 543832059.4

1.846.026 49000.36 90455935.62

125.804 53800.43 6768309.31

7058.55 55000.45 388223412.2

2.691.807 61000.54 164201674.1

7.297.852 70000.67 510854544.2

628.159 73000.72 45856057.26

3.291.129 85000.9 279748913.9

535.127 97001.08 51907894.37

1.183.898 115001.34 136149861.2

373.651 145001.79 54180064.58

3.693 205002.69 757074.93


$ 862,255.59

Tabla 3.2.8

ICIV-2003-II-15

21

MOPVC

71.2

76.2

96.6

101.6

147.4

152.4

198.2

203.2

299.8

304.8

Total pesos

dólares

PARA EL SECTOR 8

Diámetro tubo(mm) Metros lineales utilizados

Costo (pesos) del cada tubo pormetro lineal

Costo (pesos) total de los tubos pormetro lineal utilizado

5.111.866 11952.43 61099221.74

10.268.262 13703.84 140714659.4

3.673.493 22100.98 81187778.32

4.844.706 24466.34 118532213.9

2027.19 51780.74 104969399.2

3.026.546 55380.6 167611926.2

625.909 94033.79 58856598.19

2.617.805 98874.48 258834103.3

1.300.008 216471.08 281414140.7

1.566.644 223806.59 350625253.7

35.062.429 Costo total de la red $ 1,623,845,294.59

$ 588,599.26

Tabla 3.2.9

CONCRETO

71.2

76.2

96.6

101.6

147.4

152.4

198.2

203.2

299.8

304.8

Total dólares


Costo (dólares) del cada tubo pormetro lineal

Costo (dólares) total de los tubospor metro lineal utilizado

5.111.866 4.26 21757.54

10.268.262 4.64 47642.65

3.673.493 6.27 23043.05

4.844.706 6.69 32403.25

2027.19 10.73 21759.37

3.026.546 11.2 33893.44

625.909 15.64 9789.2

2.617.805 16.14 42259.83

1.300.008 26.47 34407.43

1.566.644 27.03 42345.57

35.062.429 Costo total de la red $ 309,301.34

Tabla 3.2.10

ICIV-2003-II-15

22

HIERRO DUCTIL

71.2

76.2

96.6

101.6

147.4

152.4

198.2

203.2

299.8

304.8

Total dólares




5.111.866 3.48 17805.81

10.268.262 3.81 39089.41

3.673.493 5.19 19075.99

4.844.706 5.55 26875.83

2027.19 9.03 18302.57

3.026.546 9.43 28544.84

625.909 13.3 8326.48

2.617.805 13.74 35979.07

1.300.008 22.87 29726.39

1.566.644 23.37 36607.39


Tabla 3.2.11

PVC

71.2

76.2

96.6

101.6

147.4

152.4

198.2

203.2

299.8

304.8

Total dólares




5.111.866 7.79 39826.5

10.268.262 8.63 88636.3

3.673.493 12.35 45374.19

4.844.706 13.33 64580.6

2027.19 23.38 47405.81

3.026.546 24.59 74433.38

625.909 36.58 22893.28

2.617.805 37.98 99420.91

1.300.008 68.34 88842.73

1.566.644 70.07 109773.27


Tabla 3.2.12

ICIV-2003-II-15

23

PAM Natural

71.2

76.2

96.6

101.6

147.4

152.4

198.2

203.2

299.8

304.8

Total pesos

dólares




5.111.866 90054.66 460347334.2

10.268.262 88023.46 903847908.4

3.673.493 80979.74 297478522.7

4.844.706 79558.14 385435817.6

2027.19 72120.22 146201396.9

3.026.546 71917.82 217662602.6

625.909 75647.78 47348623.83

2.617.805 76664.58 200692910.4

1.300.008 119864.1 155824283.7

1.566.644 123319.3 193197435.2


$ 1,090,330.62

Tabla 3.2.13

CCP

71.2

76.2

96.6

101.6

147.4

152.4

198.2

203.2

299.8

304.8

Total pesos

dólares




5.111.866 46023.94 235268193.6

10.268.262 47500.34 487745895.1

3.673.493 53524.05 196620215.7

4.844.706 55000.45 266461000.4

2027.19 68524.27 138911719

3.026.546 70000.67 211860253.8

625.909 83524.5 52278733.77

2.617.805 85000.9 222515770.6

1.300.008 113524.94 147583335.4

1.566.644 115001.34 180166165.6


$ 775,477.75

Tabla 3.2.14

ICIV-2003-II-15

24

RESUMEN COSTOS (dólares)

Material Inversión sector 35 Inversión sector 8

MOPVC $ 631.136,32 $ 588.599,26

CONCRETO $ 341.946,08 $ 309.301,34

HD $ 287.481,12 $ 260.333,79

PVC $ 746.960,58 $ 681.186,96

PAM Natural $ 1.186.289,05 $ 1.090.330,62

CCP $ 862.255,59 $ 775.477,75

Tabla 3.2.15

La tabla 3.2.15 representa el valor que se tendría que invertir para instalar dos redes como

las redes ejemplo con el material seleccionado. Estos montos de inversión no incluyen

precios de instalación ni IVA.

3.3. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE FUGA DE LAS REDES EJEMPLO,

COSTO DEL CAUDAL FUGADO Y PORCENTAJE DE PÉRDIDAS.

En las dos redes suministradas por el CIACUA para el análisis existen variables que

dependen de otras variables como topografía del terreno, características de cada nodo,

longitudes de tubo, entre otras, y que para cualquier análisis se deben tener en cuenta y no

son iguales en todas las redes; pero en este caso la única variable inherente al material que

tiene una gran importancia y que difiere en cada material es la rugosidad absoluta (Ks). Es

por eso que en la tabla 3.3.1 se ubicaron diferentes valores para esta característica de los

materiales.

Material Ks (mm)PVC 0,0015MOPVC 0,0015CCP 0,12HD 0,25Concreto 1PAM Natural 0,3

Tabla 3.3.1

ICIV-2003-II-15

25

Luego de tener estas condiciones iniciales y la topografía del terreno donde se encuentran

las redes ejemplo, se deben tener en cuenta dos variables que son el exponente y

coeficiente del emisor, las cuales no se consiguen en el campo sino que hay que recurrir a

principios de modelación para saber que dato se le adjudica a cada una. Para cada sector y

para cada material son diferentes dependiendo del caudal que se vaya a fugar. En la Tabla

3.3.2 se presentaran los valores utilizados en primera instancia.

Tabla 3.3.2

A cada exponente le corresponde un coeficiente del emisor distinto en cada sector, lo que

quiere decir que el programa REDES se correrá el número de veces como materiales se

tenga para cada exponente de cada sector. Se obtendrán 24 tablas para el sector 8 y 18 para

el sector 35. Estas tablas estarán anexadas en la sección Resultados de este escrito. Las

columnas contenidas en estas tablas mencionan la referencia de cada nodo, demanda actual

del nodo, caudal del emisor (fuga) y presión en los nodos. Luego de observar

detenidamente, se elaboró un resumen del caudal de fuga para cada sector, con cada

material y con cada exponente que están representados en la tabla 3.3.3.

52,68 litros/seg 1661316

38,194 litros/seg 1204486

PVC-M OPVC 10,057 10,863 11,003 11,244 14,391 15,783 14,967

CCP 10,054 10,836 10,981 11,244 14,351 15,707 14,919

HD 10,046 10,821 10,966 11,240 14,313 15,680 14,862

Concreto 10,030 10,758 10,820 11,239 14,284 15,622 14,813PAM Natural 10,046 10,813 10,955 11,240 14,307 15,663 14,849

Demanda actual sector 35

Demanda actual sector 8

CAUDAL DE FUGA (lps)

Sector 8 Sector 35

metros cubicos/año

metros cubicos/año

M aterial

Exp0.5 coef

0,0025

Exp 1.0 coef

4e-7

Exp 1.5 coef

6e-8

Exp 2.0 coef

7e-9

Exp 0.5 coef

0,002

Exp 1.0 coef

0,00035

Exp 1.5 coef 5,5 e-

5

Sector 8 Sector 35

Exponente Coeficiente Exponente Coeficiente

0,5 0,0025 0,5 0,002

1 4,00E-07 1 0,00035

1,5 6,00E-08 1,5 5,50E-05

2 7,00E-09

ICIV-2003-II-15

26

Tabla 3.3.3

Estos valores del caudal de fuga que se encuentran resaltados en verde significan el caudal

crítico (en litros por segundo) que se tomó para realizar nuestro análisis. Si se observa con

detenimiento la tabla 3.3.3, se observa que los caudales de fuga son iguales para todos los

materiales en cada sector, lo que implica un costo igual e igual porcentaje de pérdidas.

Para el cálculo del costo de estos caudales de fuga se hizo la conversión de los litros por

segundo que representaban este caudal a metros cúbicos por año en dólares, tomando como

el costo del metro cúbico de agua potable a 6 centavos de dólar. Los resultados se presentan

en la Tabla 3.3.5.

Material Exp0,5 Exp 1,0 Exp 1,5 Exp 2,0 Exp 0,5 Exp 1,0 Exp 1,5PVC-MOPVC 317158 342576 346991 354591 453835 497733 471999CCP 317063 341724 346297 354591 452573 495336 470486HD 316811 341251 345824 354465 451375 494484 468688Concreto 316306 339264 341220 354433 450460 492655 467143PAM Natural 316811 340999 345477 354465 451186 493948 468278

CAUDAL DE FUGA (metros cubicos por año)Sector 8 Sector 35

Tabla 3.3.4

Exp0,5 Exp 1,0 Exp 1,5 Exp 2,0 Exp 0,5 Exp 1,0 Exp 1,5PVC-MOPVC $ 19029,453 $ 20554,534 $ 20819,436 $ 21275,447 $ 27230,075 $ 29863,961 $ 28319,959CCP $ 19023,777 $ 20503,446 $ 20777,809 $ 21275,447 $ 27154,388 $ 29720,157 $ 28229,135HD $ 19008,639 $ 20475,063 $ 20749,427 $ 21267,878 $ 27082,486 $ 29669,069 $ 28121,282Concreto $ 18978,365 $ 20355,857 $ 20473,171 $ 21265,986 $ 27027,613 $ 29559,324 $ 28028,566PAM Natural $ 19008,639 $ 20459,926 $ 20728,613 $ 21267,878 $ 27071,133 $ 29636,902 $ 28096,684

Costo del caudal de fuga por año (Dólares)Sector 8 Sector 35

Tabla 3.3.5

Exp0,5 Exp 1,0 Exp 1,5 Exp 2,0 Exp 0,5 Exp 1,0 Exp 1,5PVC-MOPVC 26.33% 28.44% 28.81% 29.44% 27.32% 29.96% 28.41%CCP 26.32% 28.37% 28.75% 29.44% 27.24% 29.82% 28.32%HD 26.30% 28.33% 28.71% 29.43% 27.17% 29.76% 28.21%Concreto 26.26% 28.17% 28.33% 29.43% 27.11% 29.65% 28.12%PAM Natural 26.30% 28.31% 28.68% 29.43% 27.16% 29.73% 28.19%

Sector 8 Sector 35Porcentaje de perdidas

Tabla 3.3.6

ICIV-2003-II-15

27

Si se juntan la tabla 3.3.5 con la tabla 3.2.15 se puede hacer un resumen que permite ver

cual es la opción más rentable a la hora de escoger el material que formará las dos redes en

este estudio. La tabla resumen se verá a continuación en la tabla 3.3.7 y representa la

inversión total hecha para cada material incluyendo el agua fugada (29%) durante los 30

años de período de diseño.

Material Sector 35 Sector 8MOPVC $ 1484518.098 $ 1226862.671Concreto $ 1228725.786 $ 947280.927HD $ 1177553.184 $ 898370.142PVC $ 1642879.418 $ 1319450.371PAM Natural $ 2075396.112 $ 1728366.972CCP $ 1753860.304 $ 1413741.161

Costo Total (Agua fugada+Inversión) en dólares

Tabla 3.3.7

Al tener las mismas pérdidas para cada material para un sector específico, es obvio que la

opción más factible es la opción presentada por el material más barato. En este caso es el

hierro dúctil y los otros materiales no tienen opción en incursionar al mercado ya que la

diferencia es muy alta. Es por lo que es necesario intervenir de una manera más profunda

en este estudio. Para darle viabilidad a la importación de materiales es necesario ver con

qué porcentaje de pérdidas necesitan incursionar materiales nuevos como la línea PAM

Natural y el MOPVC para poder competir con el más económico (Hierro dúctil), el

segundo más económico (Concreto) y con el que tiene mayor participación en el mercado

colombiano (PVC).

Se analizarán en el numeral 3.4 de la siguiente forma:

• PAM Natural con Hierro dúctil.

• MOPVC con Hierro dúctil.

• PAM Natural con Concreto.

• MOPVC con Concreto.

• PAM Natural con PVC.

• MOPVC con PVC.

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28

3.4 ANALISIS DE VIABILIDAD DE IMPORTACIÓN DE MATERIALES NUEVOS

FRENTE A MATERIALES EXISTENTES.

Luego de haberse realizado el análisis anterior y haberse presentado iguales coeficientes de

pérdidas, se debe encontrar la posibilidad de importar estos nuevos materiales nuevos pero

imponiéndoles restricciones en los caudales de fuga.

Se parte de la condición inicial que todos los materiales necesitan una inversión para

instalar una nueva red con este producto y presentan un 29% de pérdidas durante un

periodo de diseño de 30 años. La suma de esos valores representa el costo total de la red;

cada material tiene un costo total. En este caso se tomarán 5 materiales (MOPVC, PAM

Natural, Concreto, PVC y Hierro dúctil). Se compararán los dos materiales nuevos con los

tres existentes en las redes bogotanas. Los caudales de entrada de los dos sectores se

encuentran explicados a continuación.

Sector 35: 52.68 l/s

Sector 8: 38.194 l/s

Para el sector 35 se tiene:

• PAM Natural vs. Hierro Dúctil.

Costo Inversión Pérdidas (30 años) Costo Total

PAM NATURAL $ 1.186.289,05 $ 889107.062 $ 2075396.112HD $ 287.481,12 $ 890072.064 $ 1177553.184

Tabla 3.4.1

Para que la línea PAM Natural entre en competencia con el Hierro Dúctil, que

representa el material más barato, debe:

$ 897842.928 dólares$ 29928.098 dólares$ 29669.069 dólares

Perder en 30 añosPerder anualmente (PAM Natural)Pérdidas anuales del HD

Tabla 3.4.2

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29

Este resultado implica que si la línea de productos PAM Natural esta interesado en

entrar a competir necesita bajar sus precio o entrar con un porcentaje de pérdidas

muy cercanas a cero.

• MOPVC vs. Hierro Dúctil.

Costo Inversión Pérdidas (30 años) Costo TotalMOPVC $ 631.136,32 $ 895918.838 $ 1484518.098HD $ 287.481,12 $ 890072.064 $ 1177553.184

Tabla 3.4.3

Para que el MOPVC entre en competencia con el Hierro Dúctil debe:

$ 306964.914 dólares$ 10232.164 dólares$ 29669.069 dólaresPérdidas anuales del HD

Perder en 30 añosPerder anualmente (MOPVC)

Tabla 3.4.4

Esas pérdidas anuales de $ 10232.164 representan 5.41 litros por segundo y también

equivalen a 10.27% de pérdidas, lo cual es mucho menor que 29%. Luego de

obtener estos valores, se utiliza REDES de una manera iterativa para obtener un

exponente y un coeficiente del emisor con el cual se tienen estos porcentajes de

pérdidas. Los valores del exponente y del coeficiente son presentados en la tabla

3.4.5.

Coeficiente 0.00074Exponente 0.5Pérdidas 5.41 l/s

Tabla 3.4.5

ICIV-2003-II-15

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• PAM Natural vs. Concreto.


PAM NATURAL $ 1.186.289,05 $ 889107.062 $ 2075396.112Concreto $ 341.946,08 $ 886779.706 $ 1228725.786

Tabla 3.4.6

Para que el PAM Natural entre a competir con el concreto debe:


Perder en 30 añosPerder anualmente (PAM Natural)Pérdidas anuales del Concreto

Tabla 3.4.7

Si se observan las pérdidas anuales de PAM Natural comparadas con las pérdidas

del concreto, se alcanza a entender el por qué esta línea de productos debería bajar

sus precios antes de incursionar al mercado colombiano.

• MOPVC vs. Concreto.


MOPVC $ 631.136,32 $ 895918.838 $ 1484518.098Concreto $ 341.946,08 $ 890072.064 $ 1228725.786

Tabla 3.4.8

Para que el MOPVC entre a competir con el concreto, que es el segundo material

más económico debe:

Perder en 30 años $ 255792.313 dólaresPerder anualmente $ 8526.410 dólares

Tabla 3.4.9

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Estos $ 8526.410 dólares anuales representan 4.5 litros por segundo o un 8.54 % de

porcentaje de pérdidas con los que debe incursionar el MOPVC si quiere competir

con el concreto. Los exponentes y coeficientes hallados luego de haber iterado en

REDES se presentan en la tabla a continuación.

coeficiente 6.10E-04Exponente 0.5Perdidas 4.50 lps

Tabla 3.4.10

• PAM Natural vs. PVC.

Costo Inversión Pérdidas (30 años) Costo TotalPAM NATURAL $ 1.186.289,05 $ 889107.062 $ 2075396.112PVC $ 746.960,58 $ 895918.838 $ 1642879.418

Tabla 3.4.11

Para que la línea de productos Natural empiece a competir con el producto que tiene

una mayor participación en el mercado debe:


Perder en 30 añosPerder anualmente (PAM Natural)Pérdidas anuales del PVC

Tabla 3.4.12

Estos $ 14417.223 dólares equivalen a unas pérdidas de 7.6 litros por según en este

sector o un factor de pérdidas de 14.46 %. El exponente y coeficiente del emisor

correspondiente a estas pérdidas son los siguientes.

coeficiente 1.70E-04Exponente 1Perdidas 7.6 l/s

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Tabla 3.4.13

• MOPVC vs. PVC

Costo Inversión Pérdidas (30 años) Costo TotalMOPVC $ 631.136,32 $ 895918.838 $ 1484518.098PVC $ 746.960,58 $ 890072.064 $ 1642879.418

Tabla 3.4.14

Esta tabla quiere decir que el MOPVC tiene gran facilidad de incursionar al mercado a

competirle al PVC, con pérdidas de agua superiores al 29 % pro hasta un cierto tope, ya

que el costo del MOPVC es más económico que el del PVC.

Para el sector 8 se tiene:

• PAM Natural vs. Hierro dúctil.


PAM NATURAL $ 1.090.330,62 $ 638036,352 $ 1728366,972HD $ 260.333,79 $ 638036,352 $ 898370,142

Tabla 3.4.15

Si se analiza la posible incursión al mercado de la línea PAM Natural en este sector,

entonces este producto debe:

$ 829996,830 dólares$ 27666,561 dólares$ 21267,878 dólares

Perder en 30 añosPerder anualmente (PAM Natural)Pérdidas anuales HD

Tabla 3.4.16

Si se observa el precio de las pérdidas anuales del PAM Natural, se ve que superan las

pérdidas del Hierro dúctil. Es importante que piensen en bajar sus precios para este

sector.

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• MOPVC vs. Hierro dúctil.

Costo Inversión Pérdidas(30años) Costo Total

MOPVC $ 588.599,26 $ 638263.411 $ 1226862.671HD $ 260.333,79 $ 638036.352 $ 898370.142

Tabla 3.4.17

El MOPVC debe:

Perder en 30 años $ 328492.529 dólaresPerder anualmente $ 10949.751 dólares

Tabla 3.4.18

Este valor de $ 10.949,751 representa unas pérdidas de 5.79 litros por segundo o un

15.15 % de porcentaje de pérdidas. El exponente y coeficiente hallado para estos

caudales de fuga son los siguientes.

coeficiente 6E -04

Exponente 1,5

Perdidas 5,78 l/s

Tabla 3.4.19

• PAM Natural vs. Concreto.


PAM NATURAL $ 1.090.330,62 $ 638036.352 $ 1728366.972Concreto $ 309.301,34 $ 637979.587 $ 947280.927

Tabla 3.4.20

ICIV-2003-II-15

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La línea de productos PAM Natural debe:


Perder anualmente (PAM Natural)Pérdidas anuales Concreto

Perder en 30 años

Tabla 3.4.21

Estos resultados plasmado sen la tabla 3.4.19 indican que es imposible que esta gama de

productos entre a competir si no piensan en bajar sus precios ya que esto implica

presentar porcentajes de pérdidas casi nulos lo cual es imposible.

• MOPVC vs. Concreto.


MOPVC $ 588.599,26 $ 638263.411 $ 1226862.671Concreto $ 309.301,34 $ 637979.587 $ 947280.927

Tabla 3.4.22

El MOPVC debería presentar los siguientes resultados para empezar a competir con el

concreto:

Perder en 30 años $ 279581,744 dólaresPerder anualmente $ 9319,391 dólares

Tabla 3.4.23

Éstas pérdidas anuales le equivalen, al MOPVC, perder 4.93 litros por segundo o tener

un 12.9% de porcentaje de pérdidas de agua. El exponente y coeficiente requeridos para

cumplir estas condiciones están dados a continuación.

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coeficiente 4.20E-08Exponente 1.5Perdidas 4.93 lps

Tabla 3.4.24

• PAM Natural vs. PVC.


PAM NATURAL $ 1,090,330.62 $ 638036.352 $ 1728366.972PVC $ 681.186,96 $ 638263.411 $ 1319450.371

Tabla 3.4.25

Para que la línea PAM entre en competencia con el producto que más participación

tiene en el mercado colombiano debe:


Perder en 30 añosPerder anualmente (PAM Natural)Pérdidas anuales del PVC

Tabla 3.4.26

Éstas pérdidas anuales de los productos PAM significarían perder 7.2 litros por

segundo en este sector que equivale a unas pérdidas de 18.86 %.

coeficiente 2.50E-04Exponente 1Perdidas 7.2 l/s

Tabla 3.4.27

ICIV-2003-II-15

36

4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

• Luego realizar el análisis de porcentaje de pérdidas mediante el programa REDES

se observó que el orden de porcentaje de pérdidas de menor a mayor se encuentra

escalonado de la siguiente forma: el material que menor porcentaje de pérdidas

presentó fue el Concreto siguiéndole PAM Natural, Hierro Dúctil, CCP, MOPVC y

PVC. Estas diferencias entre cada material fueron mínimas a un año pero son

representativas dentro de los 30 años del período de diseño.

• La función de costo más confiable entre los materiales fue la de PAM Natural con

un R2 de 1, las otras fueron suministradas por ingenieros que actualmente se

encuentra trabajando en el CIACUA de tal forma que presentan igual confiabilidad.

• Después verificar la forma como operaba cada red con cada material se observó que

se cumplían los requisitos mínimos para las presiones mínimas en cada nodo de

cada red. Los 15 metros de cabeza de agua requeridos como presión mínima fueron

suficientes para decir que las redes se encontraron dentro de los parámetros de

seguridad establecidos por el RAS 2000.

• Al medir el metraje de cada red se observó que la que utilizaba mayor cantidad de

metros lineales con los tubos era la red del sector 35 con un total de 1291 tubos y

38943 metros lineales de tubos de diferente diámetro y la red del sector 8 utilizaba

un total de 688 tubos y 35063 metros lineales de tubos de diferente diámetro y que

se encuentran especificados en las tablas anteriores.

• En vista que la red del sector 35 es la más grande, la inversión por cada material es

mayor que en la red del sector 8. El material que mayor inversión requiere viene a

ser la línea de productos PAM Natural debido a que no se encuentra en el mercado

colombiano. Si se tiene en cuenta que es uno de los materiales que produce menor

porcentaje de pérdidas y si se llegara a volver un producto más comercial en

Colombia, sería una muy buena opción como para considerarla dentro de los

materiales que encabezan las listas del mercado colombiano. Seguido a esta línea de

ICIV-2003-II-15

37

productos requieren menor inversión que la línea anteriormente mencionada en el

siguiente orden: CCP, PVC, MOPVC, Concreto y Hierro Dúctil.

• Luego de correr REDES con los exponentes y coeficientes del emisor estipulados al

principio del desarrollo de la tesis y que se encuentran en la tabla 3.3.2, se observó

que los caudales de fuga eran iguales para cada material en los dos sectores; las

pérdidas representaban un 29%. De igual forma representaban costos de agua

fugada iguales.

• Al realizar la viabilidad de la importación de nuevos materiales frente a estas

circunstancias, se observó que la gama de productos PAM Natural necesita bajar sus

precios de una manera considerable ya que no es competitiva según los resultados

arrojados. No le puede competir al Concreto ni al Hierro dúctil que es el producto

más económico que hay en el mercado.

• El Molecular Oriented PVC (MOPVC) presenta resultados más favorables. Para

entrar a competir con el Hierro dúctil necesita presentar un factor de pérdidas de

10.27 % en el sector 35 y un factor de pérdidas de 15.15 % en el sector 8.

• Para que el MOPVC entre a competir con el material que se posiciona en el segundo

puesto de los más económicos, necesitaría presentar en el sector 35 un porcentaje de

pérdidas de 8.54 % y para el sector 8 un porcentaje de pérdidas de 12.9%.

• Se debe tener en cuenta que los precios no tiene IVA y los costos de instalación no

son asumidos dentro de nuestros cálculos debido a la dificultad en la obtención de la

información.

• Luego de haberse cambiado los valores de los coeficientes del emisor y exponente

del mismo a un valor mucho menor para establecer parámetros comparativos nos

damos cuenta en la tabla 3.13 que el factor de pérdidas puede llegar a ser cero, sin

importar el material que se utilice para cualquier red.

• Para el sector 8, se observó que el coeficiente es tan importante para la modelación

de las redes, que puede llegar a manipular los resultados de tal forma que las

pérdidas pueden llegar a ser nulas en cuanto más pequeño se coloque este

parámetro.

• Debido a que el sector 35 tiene más tuberías que el sector 8, se puede observar

como el MOPVC, que fue analizado en los dos sectores con el mismo material,

ICIV-2003-II-15

38

necesita presentar mayor porcentaje de pérdidas en el sector 8 que en el sector 35

para entrar a ser un producto competitivo.

• Entre más tubos tenga la red, más restricciones habrá para entra al mercado. Se

necesitan menores porcentajes de pérdidas a medida que la red, a la cual se le van a

instalar los nuevos materiales, necesite un mayor número de tubos.

• La línea de productos PAM Natural sólo puede incursionar en el mercado de los

tubos de agua potable en Colombia si se enfocan en hacerle la competencia al

material que tiene más participación en el mercado como lo es el PVC.

• Para el sector 35, los productos PAM necesitan presentarse con un 14.46 % de

pérdidas de agua frente a las pérdidas que está presentando el PVC que son del

29%. Mientras que para el sector 8 necesitan presentarse con unas pérdidas de

aproximadamente 19 % lo cual es más factible siendo éste problema un factor que

no se puede ignorar.

• El MOPVC tiene más facilidad ya que el costo total es menor que el del PVC en

cualquiera de los dos sectores ejemplo analizados.

• Para comparar la tubería de PAM Natural (más costosa) con la tubería de Hierro

dúctil (menos costosa), la tubería de PAM debía tener pérdidas inferiores al 29 %.

Estos resultados no se obtuvieron lo que hace a la tubería de PAM, una tubería no

competitiva al lado de la más económica.

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39

5. CONCLUSIONES

• En condiciones como las presentadas al correr el programa REDES, en las que los

caudales de fuga resultan ser iguales, resulta obvio que la opción más rentable es la

que menos dinero conlleva. Es otras palabras, cuando varios materiales presentan

las mismas pérdidas, en sectores ejemplos como los tomados, la opción más

acertada la tiene el material menos costoso.

• Es necesario realizar minuciosas metodologías de instalación de tuberías de

acueducto en sitios donde se realizan las fugas de agua como en las uniones.

• El presupuesto destinado por la empresa prestadora de servicios públicos EAAB

para el año 2003 para la realización de obras nuevas de acueducto, reparación y

mantenimiento para las 5 zonas que cubren la ciudad de Bogotá fue de

$154.298.627.982,46 pesos o $56.000.000 dólares. Este monto representa una

cantidad sustancial a la hora de invertir en infraestructura en Colombia. Si se

observa con detenimiento y se toma el valor que mayor inversión requiere de el

análisis, en una pequeña zona de Bogotá, que equivale a 2.8 millones de dólares en

el sector 35, en un material como hierro dúctil, se puede observar que los montos de

inversión planteados en este estudio son un poco insignificantes al lado del monto

total de inversión durante el 2003.

• Un aspecto muy interesante de este análisis es que la inversión que se hace en cada

sector de la red matriz se paga con una excelente prestación de servicios, una

excelente asistencia a la hora de la instalación de las tuberías, especialmente en las

uniones y el tiempo de retorno de este monto es a corto tiempo.

• Se debe tener en cuenta que el análisis se hizo suponiendo que todos los diámetros

establecidos en los tubos de cada sector se encuentran disponibles para cada

material en el mercado.

• En vista que, luego del primer análisis, REDES arrojó caudales de fuga muy

similares en cada sector, se cambiaron los exponentes y coeficientes para cada

material en cada sector para presentaran cierto porcentaje de pérdidas y se vieran

ICIV-2003-II-15

40

rentables. Es por lo que estos parámetros tienen una gran importancia a la hora de

modelar redes, analizar fugas en redes de distribución y otras grandes aplicaciones

en la hidráulica.

• La empresa prestadora de servicios públicos debería invertir en encontrar este tipo

de situaciones para asumir ella misma gastos técnicos o de mantenimiento de cada

red e investigar en mejorar sus capacidades técnicas y administrativas, y no

achantarle todo el peso al usuario que a duras penas se compromete a pagar con el

servicio público de mayor necesidad y de mayor costo entre los servicios que les

son prestados.

• Hay materiales en el mercado internacional que pueden solucionar o amortiguar un

poco el problema que representan las fugas no detectables. Materiales como el

MOPVC, que aún no se encuentran en el mercado colombiano son una muy buena

alternativa ya que su inversión no es tan alta comparada con la inversión de PAM

Natural.

• PAM Natural sólo puede entrar a competir con el PVC presentando pérdidas del

orden del 19%. Deberían bajar sus precios para poder entrar a la plaza colombiana.

• El material que se presenta como el más cercano a competir con los otros materiales

es el MOPVC, ya que entra compitiendo con el menos económico con unas pérdidas

del 11% en el sector 35 y a medida que se analiza con los otros materiales el factor

de pérdidas se va volviendo mayor, lo que es favorable para los fabricantes.

• Mientras que la línea PAM Natural, puede empezar a competir desde ciertas

restricciones, es decir, puede competirle desde el PVC en adelante pero no al más

económico.

• Este estudio, realizado como proyecto de grado, permite a cualquier persona del

medio analizar darse cuenta que al invertir en infraestructura se está invirtiendo a

largo plazo. El agua es tan valiosa, vitalmente y económicamente, que valdría la

pena enfocar intereses en materiales como el MOPVC, para renovar una pequeña

parte de la infraestructura que posee Bogotá y darse cuenta que la inversión se

recupera dentro del periodo de diseño de la red. Hay que pensar en las generaciones

venideras y tener en cuenta que ese dinero se retorna en un tiempo dado y en ese

momento habrá otras prioridades sociales para invertir.

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41

• Es por lo que la unificación de criterios en esta amplia gama de conceptos es casi

subjetiva. La decisión correcta sobre cual material es mejor que otro depende de la

voluntad de decidir bien de la persona que este a cargo de invertir en la empresa

prestadora de servicios públicos de la zona o de la región.

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6. BIBLIOGRAFÍA

• HIDRÁULICA DE TUBERÍAS, Ed. McGraw Hill, Juan Guillermo Saldarriaga,

1998.

• “Cálculo de emisores en redes de distribución a través del método del

gradiente”, Augusto Sisa Camargo. Universidad de los Andes. 27 de julio de 2003.

• “Diseño óptimo de redes bajo el ambiente de fugas”, Gabriel Gutiérrez.

Universidad de los Andes. Diciembre del 2002.

• www.saintgobain.com

• www.pavco.com.co

• www.wavin.com

• www.vinidex.com.au

• www.losconstructores.com

• www.amiclor.org

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7. ANEXOS

Los siguientes anexos se refieren a las tablas pertinentes a los datos arrojados por REDES

para el segundo análisis. Los datos se refieren al material más cercano a pertenecer en el

mercado colombiano de tuberías (MOPVC). Los sectores analizados fueron los dos sectores

ejemplo.

EFRAIN MANUEL MARTINEZ INSIGNARES

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